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TW200910458A - Semiconductor thin film, semiconductor thin film manufacturing method and semiconductor element - Google Patents

Semiconductor thin film, semiconductor thin film manufacturing method and semiconductor element Download PDF

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Publication number
TW200910458A
TW200910458A TW097116317A TW97116317A TW200910458A TW 200910458 A TW200910458 A TW 200910458A TW 097116317 A TW097116317 A TW 097116317A TW 97116317 A TW97116317 A TW 97116317A TW 200910458 A TW200910458 A TW 200910458A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
oxide
film
amorphous
cerium
semiconductor
Prior art date
Application number
TW097116317A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuyoshi Inoue
Futoshi Utsuno
Katsunori Honda
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Idemitsu Kosan Co filed Critical Idemitsu Kosan Co
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200910458 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種半導體薄膜、半導體薄膜之製造方 法及具備半導體薄膜之半導體元件。詳細地’關於含有非 晶質氧化物之薄膜經由暴露於氧電漿所得之半導體薄膜、 半導體薄膜之製造方法及具備半導體薄膜之半導體元件。 【先前技術】 傳統作爲構成電晶體等的半導體,已知例如含有銦、 鎵、錫等的氧化物之半導體薄膜。該半導體薄膜’與矽等 的半導體比較,因可在低溫下成膜,具有所謂可以不耐熱 之樹脂材料作爲基板之元件設計之優點(參照例如文獻1 ••特開2 006- 1 6 5 5 27號公報、文獻2 :特開2006- 1 65 528號 公報、文獻3 :特開2006- 1 65 529號公報、文獻4 :特開 2006-165530號公報、文獻5 :特開2006-165531號公報、 文獻6 :特開2006- 1 6 5 5 3 2號公報、文獻7 :特開2006-1 73 5 80號公報)。 於文獻1至文獻7 ’揭露例如使用含有銦、鋅及鎵,含 有微結晶的同時’具備未達既定値的電子載子濃度之非晶 質氧化物作爲半導體薄膜之氧化物膜,在既定濃度的氧氣 環境下成膜之氧化物膜。 而且’於文獻5 ’揭露形成非晶質氧化物薄膜後,對 該非晶質氧化物薄i吴照射含有氧之電漿所得之氧化物膜。 但是’如文獻1至文獻7記載之在氧氣環境下成膜之氧 200910458 化物膜,因由非晶質氧化物形成,熱安定性低,經長時間 通電恐有半導體特性改變之虞。 藉由加熱使氧熱固定,雖可避免上述問題的產生,於 該情況,因需要加熱,使非晶質的特性活化,失去低溫成 膜的意義。 但是,於非晶質的構造中,被熱固定的氧容易脫離。 例如,半導體薄膜在真空下加熱時,氧脫離而產生缺氧。 因此,載子增加而恐有損害半導體特性之虞。 而且,於文獻5,沒有揭露在含有氧的電漿之產生條 件等。因此,例如不適合含有氧的電漿之產生條件的情況 ,藉由照射含有氧之電漿,恐有損害作爲氧化物膜之半導 體薄膜的半導體特性之虞。 本發明的目的,係有鑑於上述問題,提供無需加熱所 製造之對熱及長時間通電具備高半導體特性之非晶質的半 導體薄膜及結晶性半導體薄膜、半導體薄膜之製造方法及 具備半導體薄膜之半導體元件。 【發明內容】 本發明的半導體薄膜,其特徵爲由含有非晶質氧化物 之非晶質氧化物薄膜暴露於含有氧的氣體以高頻激發所產 生之氧電漿所成。 根據本發明,以高頻有效率地產生氧電漿。而且,氧 電漿係因含有氧的氣體激發產生,可使非晶質氧化物薄膜 有效地氧化。 -6- 200910458 然後,非晶質氧化物薄膜,藉由氧電漿(低溫電漿) 在低溫狀態下氧化。如此的半導體薄膜,因表面及內部容 易被氧化,對熱及長時間的通電變得容易安定。所以,半 導體薄膜之半導體特性安定。 然後,藉由氧電漿被固定之氧,與成膜時被固定之氧 比較,因較難脫離,半導體薄膜因氧的脫離增加載子而損 害半導體特性之可能性低。 再者,藉由使用電漿,因基板溫度可保持於2 0 0 °C以 下的低溫,可使半導體薄膜在薄膜等耐熱性低的基板上成 膜。 於本發明,前述氧電漿,其供應頻率,亦即供應電壓 的頻率爲1kHz以上3 00MHz以下較理想。 供應頻率較理想爲100kHz以上100MHz以下,更理想 爲1MHz以上50MHz以下,以13.56MHz的RF電漿最適合 。而且,投入電力爲100W以上,較理想爲300W以上。 此處,供應頻率爲1 k Η z以上3 0 0 Μ Η z以下的範圍以外 時,氧電漿有不安定的情形。而且有因高頻的電場使半導 體成膜之基板、被成膜之薄膜本身加熱的情形,所以不理 想。 因此’因供應頻率爲1kHz以上300MHz以下,可安定 地產生氧電漿。 於本發明,前述氧電漿在壓力5Pa以上O.lMPa以下 的條件產生較理想。 壓力較理想爲50Pa以上未達O.OIMPa,更理想爲 200910458 lOOPa以上未達lOOOPa。 未達5Pa之壓力時’有無法達到氧化的效果的情形, 於後述結晶化的情況’有結晶化的進行變慢的情形。而且 ’壓力超過O.IMPa時’恐有氧電漿的温度上升而使基板 過熱之虞。 所以’因壓力在5Pa以上O.IMPa以下的條件,可使 安定的氧電漿產生。 於本發明’非晶質氧化物薄膜經由濺鍍法、離子鍍法 、真空蒸鑛法、溶膠凝膠法、微粒子的塗佈法的任一種方 法形成較理想。 根據如此的構成’對於非晶質氧化物薄膜的形成,因 無需加熱處理’例如不耐熱之樹脂材料等可作爲基板。而 且’於使用真空裝置的情況’濺鍍法爲有效之方法。而且 ’作爲低價之製造方法,溶膠凝膠法、微粒子的塗佈法等 也爲有效之方法。 再者’考慮對大型基板之對應、表面平滑性、面內的 均勻性等的情況,濺鍍法爲有效之方法。 於本發明’則述非晶質氧化物薄膜係以氧化銦爲主成 分之薄膜’除氧化銦外,含有正三價的金屬氧化物較理想 所謂主成分,係指全部金屬氧化物中氧化銦的含量超 過5 0質量%。而且,於正三價的金屬爲n的情況,Ιη/(Ιη + Ν;) 爲0 · 5以上0 · 9 5以下,較理想爲〇 . 6以上〇 . 9以下。 此處’未達〇_5時,半導體薄膜之移動度有降低的情 -8- 200910458 形。另一方面,超過0.95時,半導體薄膜有結晶化的情形 〇 所以,根據如此的構成,半導體薄膜變成移動度高之 非晶質的狀態。 前述以氧化銦爲主成分、除氧化銦外含有前述正三價 的金屬氧化物之前述非晶質氧化物薄膜’前述正三價的金 屬氧化物係選自氧化硼、氧化鋁、氧化鎵、氧化钪、氧化 釔、氧化鑭、氧化鈸、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鏑 、氧化鈥、氧化餌、氧化铥' 氧化鏡、氧化餾中至少任1 種以上的金屬氧化物較理想。 根據如此的構成,因前述非晶質氧化物薄膜簡單地被 氧化,半導體薄膜變成非晶質的狀態。所以,半導體薄膜 ,因難以產生缺氧,可安定地動作。 於本發明的半導體薄膜,前述非晶質氧化物薄膜可以 氧化銦及正二價的金屬氧化物爲主成分。 所謂主成分,係指全部金屬氧化物中氧化銦及正二價 的金屬氧化物的含量超過50質量%。氧化銦及正二價的金 屬氧化物的組成,正二價金屬爲 Μ時,以原子比 Ιη/(Ιη + Μ)爲0.2以上0.95以下,較理想爲0.5以上0.9以下。 此處,未達0.2及超過0 · 9 5的情況下,有因電漿處理 而結晶化的情形。 所以,根據如此的構成,因非晶質氧化物薄膜容易被 氧化,半導體薄膜容易變成安定的非晶質的狀態。 以前述氧化銦及前述正二價的金屬氧化物爲主成分之 200910458 前述非晶質氧化物薄膜中,前述正二價的金屬氧化物爲選 自氧化鋅、氧化鎂中至少任1種以上的金屬氧化物較理想 〇 根據如此的構成,非晶質氧化物薄膜之載子的移動度 變得難以降低。而且,半導體薄膜藉由氧電漿有效地成爲 非晶質的狀態。 而且,於前述氧化銦及前述正二價的金屬氧化物爲主 成分之前述非晶質氧化物薄膜中,前述非晶質氧化物薄膜 含有選自氧化硼、氧化鋁、氧化鎵、氧化銃、氧化釔、氧 化鑭、氧化钕、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鏑、氧化 鈥、氧化餌、氧化錶、氧化鏡、氧化餾中至少任1種以上 的金屬氧化物較理想。 根據如此的構成,因非晶質氧化物薄膜又容易減少缺 氧,半導體薄膜容易成爲非晶質的狀態。 再者,於本發明的半導體薄膜,前述非晶質氧化物薄 膜可以氧化鋅及氧化錫爲主成分。 所謂主成分,係指全部金屬氧化物中氧化鋅及氧化錫 的含量超過5 0質量%。 而且’氧化鋅及氧化錫的組成,以原子比,Zn/(Zn + Sn) 爲0.1以上0.9以下,較理想爲0.2以上0.8以下。 另一方面’於未達0.1及超過0.9的情況下,半導體薄 膜有因電槳處理而結晶化的情形。 所以’根據如此的構成,因非晶質氧化物薄膜容易被 氧化’半導體薄膜容易變成安定的非晶質的狀態。 -10- 200910458 而且,以前述氧化鋅及前述氧化錫爲主成分之前述非 晶質氧化物薄膜中,前述非晶質氧化物薄膜含有正三價金 屬氧化物較理想。 根據如此的構成,因非晶質氧化物薄膜簡單地被氧化 ,半導體薄膜容易成爲非晶質的狀態。所以,半導體薄膜 ,因難以產生缺氧,可安定地動作。 而且,以前述氧化鋅及前述氧化錫爲主成分、含有前 述正三價金屬氧化物之前述非晶質氧化物薄膜中’前述正 三價的金屬氧化物係選自氧化硼、氧化鋁、氧化鎵、氧化 銦、氧化銃、氧化釔、氧化鑭、氧化鈸、氧化釤、氧化銪 、氧化釓、氧化鏑、氧化鈥、氧化餌、氧化铥、氧化鏡、 氧化餾中至少任1種以上的金屬氧化物較理想。 根據如此的構成,因非晶質氧化物薄膜簡單地被氧化 ,半導體薄膜容易成爲非晶質的狀態。所以’半導體薄膜 ,因難以產生缺氧,可安定地動作。 再者,於本發明的半導體薄膜,前述非晶質氧化物薄 膜可以氧化銦及氧化錫爲主成分。 所謂主成分,係指全部金屬氧化物中氧化銦及氧化錫 的含量超過50質量%。 而且,氧化銦及氧化錫的組成,以原子比,In/(In + Sn) 爲0_2以上0.8以下,較理想爲0.5以上0.7以下。 另一方面,於未達0.2及超過〇_8的情況下’半導體薄 膜有結晶化的情形。 根據如此的構成,因非晶質氧化物薄膜容易被氧化’ -11 - 200910458 半導體薄膜,其移動度變高的同時,成爲非晶質的狀態。 而且,以前述氧化銦及前述氧化錫爲主成分之前述非 晶質氧化物薄膜,又除氧化銦外,含有正三價金屬氧化物 較理想。 根據如此的構成,非晶質氧化物薄膜成爲保持安定的 非晶質構造。因此,因非晶質氧化物薄膜簡單地被氧化’ 半導體薄膜容易成爲非晶質的狀態。所以’半導體薄膜因 難以產生缺氧,半導體特性變安定。 以前述氧化銦及前述氧化錫爲主成分、除氧化銦外含 有正三價金屬氧化物之前述非晶質氧化物薄膜中’前述正 三價的金屬氧化物係選自氧化硼、氧化鋁、氧化鎵、氧化 钪、氧化釔、氧化鑭、氧化钕、氧化釤、氧化銪、氧化釓 、氧化鏑、氧化鈥、氧化餌、氧化錶' 氧化鏡、氧化镏中 至少任1種以上的金屬氧化物較理想。 根據如此的構成,因非晶質氧化物薄膜簡單地被氧化 ,半導體薄膜容易成爲非晶質的狀態。所以’氧化物半導 體,因難以產生缺氧,且可安定地動作。 然後,於本發明的半導體薄膜,前述非晶質氧化物薄 膜以前述氧化銦及前述氧化錫爲主成分’也可含有正二價 的金屬氧化物。 根據如此的構成,非晶質氧化物薄膜成爲保持安定的 非晶質構造。因此,因非晶質氧化物薄膜簡單地被氧化’ 半導體薄膜容易成爲非晶質的狀態。所以’半導體薄膜医1 難以產生缺氧,半導體特性變安定。 -12- 200910458 而且,以前述氧化銦及前述氧化錫爲主成分、含有前 述正二價的金屬氧化物之非晶質氧化物薄膜中,前述正二 價的金屬氧化物係選自氧化鋅、氧化鎂中至少任1種以上 的金屬氧化物較理想。 根據如此的構成,非晶質氧化物薄膜之載子的移動度 變得難以降低。而且,半導體薄膜係有效地成爲非晶質的 狀態。 於本發明,前述非晶質氧化物薄膜係以氧化銦爲主成 分之薄膜,經由前述氧電漿之暴露而結晶化較理想。 根據本發明,以氧化銦爲主成分之非晶質氧化物薄膜 暴露於氧電漿,可得結晶性的氧化銦半導體薄膜。 亦即,根據本發明,氧化銦不施以加熱處理而可結晶 化’可得對熱及長時間通電具備高安定性之半導體薄膜。 而且,因藉由氧電漿使氧固定於半導體薄膜,可減少 氧化銦結晶化時缺氧。藉此,可得半導體特性佳之半導體 薄膜。 再者’經由氧電漿被結晶化固定之氧,與被熱固定之 氧比較’因較難脫離,因氧的脫離增加載子而損害半導體 特性之可能性低。 如此的本發明的半導體薄膜,因不施以熱處理而製造 ’可於不耐熱的樹脂基板上成膜的同時,作爲半導體之特 性佳。 例如’本發明的半導體薄膜,成膜時無需熱處理,且 &膜後無需熱處理,以及利用氧化銦薄膜的透明性,可應 -13- 200910458 用於可撓性樹脂材料爲基板之薄型顯示裝置的驅動元件等 0 而且,含於非晶質氧化物薄膜之非晶質氧化銦,可爲 含有微結晶之非晶質,也可爲完全的非晶質。此處,所謂 含有微結晶之非晶質與非晶質,係指藉由X射線繞射, 完全沒有觀察到波峰,即使觀察到,結晶化的薄膜藉由X 射線繞射只觀察到小波峰的情況。 而且’所謂「作爲主成分」係指非晶質氧化物薄膜中 含有50質量%以上的氧化銦。而且,氧化銦的含量爲70質 量%以上較理想,80質量%以上更理想。 於本發明,前述非晶質氧化物薄膜含有正二價的金屬 氧化物較理想。 根據如此的構成,所得的半導體薄膜中,正二價的金 屬氧化物有效地抑制載子的產生。所以,根據本發明,可 得到經長期安定地動作之半導體薄膜。 於本發明,前述正二價的金屬氧化物爲選自氧化鋅、 氧化鎂、氧化鎳、氧化銅及氧化鈷中至少任1種以上的金 屬氧化物較理想。 根據如此的構成,可得到更有效地抑制載子的產生、 經長期安定地動作之半導體薄膜。 而且,氧化鐵、氧化錳等不具有添加的效果。 於本發明,前述非晶質氧化物薄膜含有正三價的金屬 氧化物較理想。 根據如此的構成,正三價的金屬氧化物可減少氧化銦 -14 - 200910458 結晶化時缺氧。所以’根據本發明,可得安定地動作之半 導體薄膜。 於本發明,前述正三價的金屬氧化物爲選自氧化硼、 氧化鋁、氧化鎵、氧化钪、氧化釔、氧化鑭、氧化鈸、氧 化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鏑、氧化鈥、氧化餌、氧化 铥、氧化鏡、氧化餾中至少任1種以上的金屬氧化物較理 想。 根據如此的構成’可得到有效地減少缺氧、安定地動 作之半導體薄膜。 而且,氧化鉈等,被認爲容易產生缺氧,沒有添加效 果。 本發明的半導體薄膜之製造方法,其特徵爲基板上使 含有非晶質氧化物形成薄膜,暴露於含有氧的氣體以高頻 激發所產生之氧電漿。 根據本發明,非晶質氧化物薄膜因藉由氧電漿而被氧 化,在低溫狀態下可得缺氧少之半導體薄膜。如此的半導 體薄膜,因表面及內部容易被氧化,半導體薄膜的內部之 缺氧可有效地減少。所以,可得半導體特性安定的半導體 薄膜。 而且,因藉由氧電漿使缺氧減少’可有效地製造載子 密度降低之半導體薄膜。所以’藉由使用氧電漿’基板溫 度可保持於2 0 0 °C以下的低溫’即使於薄膜等耐熱性低的 基板上,也可得半導體薄膜。 而且,藉由氧電漿被固定之氧’與成膜時被固定之氧 -15- 200910458 比較’因較難脫離’因氧的脫離增加載子而損害半導體特 性之可能性低。 本發明的半導體元件,其特徵爲具備上述半導體薄膜 〇 因此’因半導體薄膜具有安定的半導體特性,半導體 元件可安定地動作。 而且’半導體元件因具備半導體薄膜,例如可利用作 爲電晶體等。 【實施方式】 〈第1實施態樣〉 於本實施態樣’使含有非晶質氧化物之非晶質氧化物 薄膜暴露於含有氧的氣體以高頻激發所產生之氧電漿,形 成非晶質的半導體薄膜。 以下,詳細說明本發明的第1實施態樣。 [非晶質氧化物薄膜] 本實施態樣的非晶質氧化物薄膜,係以氧化銦爲主成 分,含有正三價的金屬氧化物。所謂主成分,具體地係指 氧化銦的含量超過5 0質量%。 而且,於正三價的金屬爲N的情況,以原子比, In/(In + N)爲〇.5以上0.95以下,較理想爲0.6以上0.9以下。 另一方面,未達0.5時,移動度有降低的情形。而且 ,超過0.95時,非晶質氧化物薄膜有賦予結晶化的半導體 -16- 200910458 薄膜之情形。 作爲正三價的金屬氧化物,例如氧化硼、氧化鋁、氧 化鎵、氧化銃、氧化釔、氧化鑭、氧化銨、氧化釤、氧化 銪、氧化釓、氧化鏑、氧化鈥、氧化餌、氧化铥、氧化鏡 、氧化餾等。 於非晶質氧化物薄膜,可單獨含有這些正三價的金屬 氧化物中的1種,也可含有2種以上。 而且,本實施態樣的非晶質氧化物薄膜,可以氧化銦 及正二價的金屬氧化物爲主成分。 所謂主成分,具體地係指氧化銦及正二價的金屬氧化 物的含量超過5 0質量%。 氧化銦及正二價的金屬氧化物的組成,正二價金屬爲 Μ時,以原子比In/(In + M)爲0.2以上0.95以下,較理想爲 〇 . 5以上0.9以下。 另一方面,未達0.2及超過0.95的情況下,有因電獎 處理而結晶化的情形。 而且,作爲正二價的金屬氧化物,係以氧化鋅及氧化 鎂較理想。於非晶質氧化物薄膜,可單獨含有氧化鋅及氧 化鎂中的1種,也可含有2種以上。 而且,以氧化銦及正二價的金屬氧化物爲主成分之非 晶質氧化物薄膜,可再含有選自氧化硼、氧化鋁、氧化鎵 、氧化銃、氧化釔、氧化鑭、氧化銨、氧化釤、氧化銪、 氧化釓、氧化鏑、氧化鈥、氧化餌、氧化铥、氧化鏡、氧 化镏中至少任1種以上的金屬氧化物。 -17- 200910458 而且,本實施態樣的非晶質氧化物薄膜,可以氧化鋅 及氧化錫爲主成分。 所謂主成分,具體地係指氧化鋅及氧化錫的含量超過 5 0質量%。 而且,氧化鋅及氧化錫的組成,以原子比,Zn/(Zn + Sn) 爲0.1以上〇 . 9以下,較理想爲0.2以上0.8以下。 另一方面,於未達〇 . 1及超過〇 · 9的情況下,非晶質氧 化物薄膜有賦予結晶化的半導體薄膜之情形。 此處,以氧化鋅及氧化錫爲主成分之非晶質氧化物薄 膜,可再含有正三價的金屬氧化物。 作爲正三價的金屬氧化物,例如氧化硼、氧化鋁、氧 化鎵、氧化銦、氧化钪、氧化ί乙、氧化鑭、氧化銳 '氧化 衫、氧化銪、氧化iL、氧化鏑、氧化鈥、氧化組、氧化鉉 、氧化鏡、氧化錯等。 於非晶質氧化物薄膜,可單獨含有這些正三價的金屬 氧化物中的1種’也可含有2種以上。 而且,本實施態樣的非晶質氧化物薄膜,可以氧化銦 及氧化錫爲主成分。 所謂主成分,具體地係指氧化銦及氧化錫的含量超過 5 0質量%。 而且,氧化銦及氧化錫的組成,以原子比,In/(In + Sn) 爲0.2以上0.8以下’較理想爲0.5以上0.7以下。 另一方面,於未達〇 . 2及超過〇 . 8的情況下,非晶質氧 化物薄膜有賦予結晶化的半導體薄膜之情形。 -18- 200910458 此處,以氧化銦及氧化錫爲 膜,可再含有正三價的金屬氧化 化物,例如氧化硼、氧化鋁、氧 氧化鑭、氧化鈸、氧化釤、氧化 化鈥、氧化餌、氧化鉉、氧化鏡 於非晶質氧化物薄膜,可單 氧化物中的1種,也可含有2種以 而且,於本實施態樣的非晶 及氧化錫爲主成分,也可含有正 此處,作爲正二價的金屬氧 鎂較理想。於非晶質氧化物薄膜 化鎂中的1種,也可含有2種以上 本實施態樣的非晶質氧化物 離子鍍法、真空蒸鍍法、溶膠凝 任一種方法成膜於基板上。於使 法爲有效之方法。而且,作爲低 法、微粒子的塗佈法等也爲有效 此處’作爲基板,例如無鹼 等玻璃基板、聚碳酸酯薄膜 '聚 聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚對苯 二甲酸乙二酯薄膜、聚乙醯纖維 塑膠薄膜等。 因無需加熱處理而可使半導 脂材料等也可作爲基板。 主成分之非晶質氧化物薄 物。作爲正三價的金屬氧 化鎵、氧化钪、氧化I乙、 銪、氧化釓、氧化鏑、氧 、氧化餾等。 獨含有這些正三價的金屬 上。 質氧化物薄膜,以氧化銦 二價的金屬氧化物。 化物,係以氧化鋅及氧化 ,可單獨含有氧化鋅及氧 〇 薄膜,例如藉由濺鍍法、 膠法、微粒子的塗佈法的 用真空裝置的情況,濺鍍 價之製造方法,溶膠凝膠 之方法。 玻璃、鹼玻璃、藍板玻璃 芳酯薄膜、聚醚颯薄膜、 二甲酸乙二酯薄膜、聚萘 素薄膜'聚苯乙烯薄膜等 體薄膜成膜,不耐熱之樹 -19- 200910458 [藉由氧電漿之處理] 本實施態樣之非晶質半導體的製造所使用的氧電發’ 係含有氧之氣體經由激發而產生之高頻電漿。 氧電漿的產生條件係供應頻率爲1kHz以上3 00MHz以 下,壓力爲5Pa以上0.1 MPa以下。 供應頻率未達1 kHz時,因有氧電漿不安定的情形, 所以不理想。供應頻率超過3 0 0 M k Η z時,有無法產生氧 電漿、變得不安定的情形,而且因高頻電場的供應而使成 膜半導體之基板、被成膜之薄膜本身有加熱之情形,所以 不理想。
而且供應頻率較理想爲l〇〇kHz以上100ΜΗ7 hi、 理想爲1MHz以上50MHz以下。13 56MHz的 合。 而且,壓力未達5Pa的壓力,有無法有效地進行氧化 的情形。
[第1實施態樣的效果] 根據本實施態樣’可得以下的$ $
體以高頻激發所產生之氧電_, 物薄膜暴露於含有氣的氣 可得非晶質的半導鳗薄膜 -20- 200910458 因此,非晶質氧化物薄膜因藉由氧電漿在低溫狀態下 被氧化,半導體薄膜容易具有非晶質的構造。該非晶質的 半導體薄膜,因表面及內部容易被氧化,半導體特性變安 定。 所以,藉由氧電漿被固定之氧,與成膜時被固定之氧 比較,因較難脫離,半導體薄膜因氧的脫離增加載子而損 害半導體特性之可能性低。 而且,藉由使用電漿,因基板溫度可保持於200 °C以 下的低溫,可使半導體薄膜在薄膜等耐熱性低的基板上成 膜。 (2 )根據本實施態樣,因氧電漿爲高頻電漿,可有 效地產生。 而且,因氧電漿的產生條件係供應頻率爲1 kHz以上 300MHz以下,壓力爲5Pa以上O.IMPa以下,可使安定的 氧電漿產生,不加熱非晶質氧化物薄膜,可得動作安定之 半導體薄膜。 (3 )根據本實施態樣,因藉由激發含有氧的氣體而 產生氧電漿,使氧電漿進入非晶質氧化物薄膜的內部。藉 此,前述本實施態樣的以各原子比含有非晶質氧化物之非 晶質氧化物薄膜,可有效地被氧化,可得容易成爲非晶質 的狀態之半導體薄膜。 (4 )根據本實施態樣,因非晶質氧化物薄膜係藉由 濺鍍法、離子鍍法、真空蒸鍍法、溶膠凝膠法、微粒子的 塗佈法的任一種方法所形成,非晶質氧化物薄膜的形成無 -21 - 200910458 需加熱處理。藉此,例如不耐熱之樹脂材料等也可作爲基 板。 (5 )根據本實施態樣,非晶質氧化物薄膜係以氧化^ 銦爲主成分,含有正三價的金屬氧化物。而且,氧化^因爲 In、正三價的金屬爲N的情況下,以原子比,In/(In + N) 爲0 · 5以上0.9 5以下,可得移動度高、非晶質狀態之半導 體薄膜。 而且,因全部金屬氧化物中氧化銦的含量超過50質量 % ’以原子比In/(In + N)爲0.95以下,非晶質的半導體薄膜 ’不會有移動度低之虞。而且’半導體薄膜結晶化的情況 也少。 而且,以氧化銦爲主成分之非晶質氧化物薄膜,藉由 含有例如氧化硼等的正三價的金屬氧化物,變得容易被氧 化。因此,半導體薄膜變得容易成爲非晶質的狀態。而且 ,半導體薄膜因難以產生缺氧,可安定地動作。 (6 )根據本實施態樣,藉由非晶質氧化物薄膜以氧 化銦及正二價的金屬氧化物爲主成分,而容易被氧化。而 旦,正二價的金屬氧化物爲Μ時,以原子比In/(In + M)爲 0.2以上0.95以下,半導體薄膜成爲非晶質的狀態。 而且,對於以氧化銦及正二價的金屬氧化物爲主成分 之非晶質氧化物薄膜,非晶質氧化物薄膜,藉由正二價的 金屬氧化物爲選自氧化鋅、氧化鎂中至少任1種以上的金 屬氧化物,載子的移動度變得難以降低。因此,半導體薄 膜可有效地成爲非晶質的狀態。 -22- 200910458 而且,對於以氧化銦及正二價的金屬氧化物爲主成分 之非晶質氧化物薄膜,非晶質氧化物薄膜藉由含有例如氧 化硼等的金屬氧化物,可更進一步降低缺氧。所以,半導 體薄膜成爲非晶質的狀態。 (7)根據本實施態樣,藉由非晶質氧化物薄膜以氧 化鋅及氧化錫爲主成分,而容易被氧化。而且,氧化鋅爲 Zn、氧化錫爲 Sn時,因以原子比Zn/(Zn + Sn)爲0.1以上 0.9以下,半導體薄膜成爲非晶質的狀態。 而且,因氧化鋅及氧化錫的組成,以原子比Zn/(Zn + Sn) 爲0· 1以上0.9以下,結晶化的情況少。 而且,藉由以氧化鋅及氧化錫爲主成分之非晶質氧化 物薄膜再含有正三價的金屬氧化物,非晶質氧化物薄膜簡 單地被氧化。因此,半導體薄膜容易成爲非晶質的狀態。 而且,半導體薄膜因難以產生缺氧,可安定地動作。 而且’以氧化鋅及氧化錫爲主成分之非晶質氧化物薄 膜藉由含有例如氧化硼等之正三價的金屬氧化物,簡單地 被氧化。因此,半導體薄膜容易成爲非晶質的狀態。而且 ,半導體薄膜因難以產生缺氧,可安定地動作。 (8 )根據本實施態樣,藉由非晶質氧化物薄膜以氧 化銦及氧化錫爲主成分,而容易被氧化。而且,氧化銦爲 In、氧化錫爲Sn時,因以原子比in/(in + Sn)爲0.2以上0.8 以下,半導體薄膜,其移動度高且成爲非晶質的狀態。 而且’藉由以氧化銦及氧化錫爲主成分之非晶質氧化 物薄膜,又除氧化銦外含有正三價的金屬氧化物,半導體 -23- 200910458 薄膜容易成爲非晶質的狀態。而且,半導體薄膜因難以產 生缺氧,可安定地動作。 而且,對於以氧化銦及氧化錫爲主成分、除氧化銦外 含有正三價的金屬氧化物之非晶質氧化物薄膜,正三價的 金屬氧化物例如爲氧化硼等。因此,半導體薄膜容易成爲 非晶質的狀態。而且,半導體薄膜因難以產生缺氧且可安 定地動作。 而且,以氧化銦及氧化錫爲主成分之非晶質氧化物薄 膜,再含有正二價的金屬氧化物。因此,非晶質氧化物薄 膜可保持安定的非晶質構造。所以,因非晶質氧化物薄膜 簡單地被氧化,半導體薄膜容易成爲非晶質的狀態。而且 ,半導體薄膜因難以產生缺氧且可安定地動作。 而且,對於以氧化銦及氧化錫爲主成分、含有正二價 的金屬氧化物之非晶質氧化物薄膜,正二價的金屬氧化物 爲選自氧化鋅、氧化鎂中至少任1種以上的金屬氧化物。 因此,非晶質氧化物薄膜,其載子的移動度變得難以降低 。而且,因非晶質氧化物薄膜有效地被氧化,半導體薄膜 成爲非晶質的狀態。 〈第2實施態樣〉 於前述第1實施態樣,係使含有非晶質氧化物之非晶 質氧化物薄膜暴露於含有氧的氣體以高頻激發所產生之氧 電漿,而形成非晶質的半導體薄膜,於本第2實施態樣, 係使含有非晶質氧化物之非晶質氧化物薄膜暴露於含有氧 -24- 200910458 的氣體以高頻激發所產生之氧電漿,而形成結晶性的半導 體薄膜。 以下詳細說明本發明的第2實施態樣。 而且,於本實施態樣,與前述第1實施態樣相同之內 容,省略或簡化其說明。 [非晶質氧化物薄膜] 本實施態樣的非晶質氧化物薄膜,含有非晶質氧化銦 作爲主成分。具體地,非晶質氧化物薄膜含有50質量%以 上的氧化銦。而且,氧化銦的含量爲70質量%以上較理想 ,80質量%以上更理想。 含於非晶質氧化物薄膜之非晶質氧化銦,可爲含有微 結晶之非晶質,也可爲完全的非晶質。 本實施態樣的非晶質氧化物薄膜,含有正二價的金屬 氧化物。 作爲正二價的金屬氧化物,例如氧化鋅、氧化鎂、氧 化鎳、氧化銅及氧化鈷等。 於非晶質氧化物薄膜,可單獨含有這些正二價的金屬 氧化物中的1種,也可含有2種以上。 而且,正二價的金屬氧化物的添加量,只要在不妨礙 藉由氧電漿使氧化銦結晶化的程度,無特別限制,例如於 全部金屬氧化物中未達1 〇質量%較理想。 此處,添加量爲1 〇質量%以上時,氧化銦變成不結晶 化,有結晶化的時間太長的情形,所以不理想。 -25- 200910458 而且,本實施態樣的非晶質氧化物薄膜,含有正三價 的金屬氧化物。 作爲正三價的金屬氧化物,例如氧化硼、氧化鋁、氧 化鎵、氧化銃、氧化釔、氧化鑭、氧化鈸、氧化釤、氧化 銪、氧化釓、氧化鏑、氧化鈥、氧化餌、氧化鉉、氧化鏡 及氧化镏等。 於非晶質氧化物薄膜,可單獨含有這些正三價的金屬 氧化物中的1種,也可含有2種以上。 而且,正三價的金屬氧化物的添加量,只要在不妨礙 藉由氧電漿使氧化銦結晶化的程度,無特別限制,例如於 全部金屬氧化物中未達1 〇質量%較理想。 此處,添加量爲1 0質量%以上時,氧化銦變成不結晶 化,有結晶化的時間太長的情形,所以不理想。 本實施態樣的非晶質氧化物薄膜,以與前述第1實施 態樣相同的方法,在基板上成膜。 而且,本實施態樣的非晶質氧化物薄膜,由於對大型 基板之對應、表面平滑性、面內的均勻性等的理由,藉由 濺鍍法形成較理想。 [藉由氧電漿之處理] 於本實施態樣的結晶性半導體的製造,非晶質氧化物 薄膜係以與前述第1實施態樣相同的氧電漿進行處理。 而且,本實施態樣的氧電漿之處理的壓力,較理想爲 5Pa以上O.IMPa以下,更理想爲50Pa以上未達O.OIMPa, -26- 200910458 更加理想爲l〇〇Pa以上未達lOOOPa。壓力未達5Pa時’結 晶化的進行變慢,壓力超過〇· 1 MPa時,電漿變成高溫’ 使非晶質氧化物薄膜加熱,所以不理想。 [第2實施態樣的效果] 根據本實施態樣,除前述第1實施態樣的效果(3 )及 (4 )外,可得以下的效果。 (9 )根據本實施態樣,前述以非晶質氧化銦爲主成 分之非晶質氧化物薄膜,於高頻電場中暴露於氧電漿’可 得結晶性的氧化銦半導體薄膜。 亦即,對氧化銦不施以加熱處理,可使其結晶化,可 得對熱及長時間通電具備高安定性之結晶性的半導體薄膜 〇 而且,因藉由氧電漿使氧固定於結晶性的半導體薄膜 ,於氧化銦的結晶化時,可減少缺氧。藉此,可得半導體 特性佳之結晶性的半導體薄膜。 再者,經由氧電漿被結晶化固定之氧,與被熱固定之 氧比較,因較難脫離,因氧的脫離增加載子而損害半導體 特性之可能性低。 (1 0 )根據本實施態樣,因藉由激發含有氧的氣體而 產生氧電漿,含於非晶質氧化物薄膜之氧化銦藉由氧電獎 而結晶化的同時’被激發的氧原子進入非晶質氧化物薄膜 中。藉此’氧化姻結晶化時可減少缺氧。所以,可得動作 安定的結晶性半導體薄膜。 -27- 200910458 而且’經由氧電漿被結晶化固定之氧,與被熱固定之 氧比較’因較難脫離,因氧的脫離增加載子而損害半導體 特性之可能性低。 (1 1 )根據本實施態樣,含於非晶質氧化物薄膜之正 二價的金屬氧化物,因有效地抑制載子的產生,半導體薄 膜可經長時間安定地動作。 而且,因正二價的金屬氧化物的添加量,於全部金屬 氧化物中未達1 〇質量%,阻礙氧電漿使氧化銦結晶化之機 會小。 (1 2 )根據本實施態樣’含於非晶質氧化物薄膜之正 三價的金屬氧化物,因可減少氧化銦結晶化時缺氧,可得 安定地動作之半導體薄膜。 而且,因正三價的金屬氧化物的添加量,於全部金屬 氧化物中未達1 〇質量%,阻礙氧電漿使氧化銦結晶化之機 會小。 [實施例] 以下,舉實施例及比較例詳細地說明前述各實施態樣 。而且,本發明不限於這些實施例的記載內容。 〈第1實施態樣的實施例〉 [比較例1-1] 使用RF (射頻)磁控式濺鍍裝置(股份有限公司島 津製作所製商品名:HMS-5 52 ),於氬氣環境中,室溫 -28- 200910458 下,於玻璃上使厚度1 〇 〇nm的氧化銦-氧化鎵-氧化鋅( IGZO)薄膜濺鍍成膜。 濺鍍靶(出光興產股份有限公司製)係使用由氧化銦 、氧化鎵、氧化鋅(In : Ga : Zn=l : 1 :丨莫耳比)所成者 [實施例1-1] 使比較例1-1所得之IGZO薄膜暴露於頻率13.56MHz 、放大電力500W、氧氣壓力33〇Pa的條件下產生之氧電漿 10分鐘。該電漿處理時之基板溫度未達120 °C。 [實施例1-1及比較例1-1的IGZO薄膜的評價] 對比較例1 -1所得之作爲非晶質氧化物薄膜之IGZO 薄膜與實施例1-1所得之暴露於氧電漿之IGZO薄膜,進 行X射線繞射。比較例1 -1所得之薄膜’沒有觀察到X射 線繞射波峰,係爲非晶質。而且’實施例1 -1所得之暴露 於氧電漿之IG Z 0薄膜,也沒有觀察到X射線繞射波峰’ 係爲非晶質。 表1表示實施例1 -1的IG Z 0薄膜及比較例1 -1的IG Z 0 薄膜之比電阻。
實施例1-1的IGZO薄膜爲4.44E + 3Qcm’而比較例1-1 的IGZO薄膜爲2.95Ε_2Ω cm。所以’藉由進行氧電漿處理 ,實施例1 -1的IG Ζ Ο薄膜,比電阻比比較例1 -1的IGZO 薄膜大,得知爲半導體薄膜。 -29- 200910458 [表1] 比電阻 載子密度 移動度 [Qcm] _ [cm3l [cm /V · sec] IGZO濺鍍膜 2.95E'2 1.16E+19 18.2 IGZO電漿處理膜 4.44E+3 1.18E+14 11.9 於表1,表示藉由電洞測定求得之實施例1 -1的I GZO 薄膜及比較例i·1的1GZ0薄膜之載子密度及移動度。 實施例1-1的IGZO薄膜,其載子密度爲i.uE + M/cm3 ,移動度爲1 1 ·9 cm2/V · sec。另一方面,比較例1 -1的 IGZO薄膜,其載子密度爲1.16E + 19/cm3,移動度爲18.2 cm2/V · sec。 所以,得知藉由使比較例1 - 1的IGZ0薄膜暴露於氧 電漿,可得載子密度比比較例1 - 1的IGZΟ薄膜低之實施 例1 -1的I G Ζ Ο薄膜。 而且’得知藉由使比較例1-1的IGZO薄膜暴露於氧 電漿’可得移動度比比較例1 -1的I GZ Ο薄膜低之實施例1 -1的IGZO薄膜。 [比較例1 _ 2 ] 的IGZO薄膜在一般氧氣環境中進行電漿 處理。 [實施例卜2 ] 比較例J 1 -1的I G ζ Ο薄膜在同位素18 〇 2的環境中進行電 -30- 200910458 漿處理。 [實施例1-2及比較例1-2的IGZO薄膜的評價] 對實施例1-2所得之薄膜,進行SIMS分析,求出薄 膜的18 Ο /16 0之比。而且,對比較例1 - 2所得之薄膜,進行 SIMS分析,求出薄膜的18〇2之比。於圖1顯示這些測定結 果的關係。以使用一般氧進行電漿處理之比較例1 _2的情 況時180/160的比爲l.〇E + Q,顯示使用1802氧進行電漿處理 之實施例1 - 2的情況時18 〇的增加量。由圖1 ’使用18 〇 2氧 進行電漿處理之半導體薄膜’從表面至15nm的範圍觀察 18〇。因此,得知藉由電漿處理’氧進入薄膜中。如此藉 由使非晶質氧化物薄膜暴露於氧電漿,使氧進入薄膜內部 〇 由表1及圖1的關係’得知暴露於氧電漿之1GZ0薄膜 ,因薄膜內部被放進氧’比沒有暴露於氧電漿之IGZ0薄 膜之載子濃度低的同時’比電阻增加。 [實施例1-3及比較例1-3] 除使用氧化銦、氧化鋅(In : Zn = 8 : 2莫耳比)所成 的濺鍍IE以外,與實施例〗_ 1及比較例1-1同樣地,形成氧 化銦-氧化鋅(IZO )薄膜。 [實施例1-3及比較例1-3的IZO薄膜的評價] 對比較例1 - 3所得之作爲非晶質氧化物薄膜之1 Z 0薄 -31 - 200910458 膜與實施例1 - 3所得之暴露於氧電漿之IZ 0薄膜’進行X 射線繞射。比較例1-3所得之薄膜,沒有觀察到X射線繞 射波峰,係爲非晶質。而且’實施例1 - 3所得之暴露於氧 電槳之ΙΖΟ薄膜,也沒有觀察到X射線繞射波峰,係爲 非晶質。 表2表示實施例1-3的ΙΖΟ薄膜及比較例1-3的ΙΖΟ薄 膜之比電阻。 實施例1-3的ΙΖΟ薄膜爲2.86E + 2Qcm,而比較例1-3 的IZO薄膜爲2_56E_4Dcm。所以,藉由進行氧電漿處理 ,實施例1 - 3的I Ζ Ο薄膜,比電阻比比較例1 - 3的IΖ Ο薄膜 大,得知爲半導體薄膜。 [表2] 比電阻 載子密度 移動度 [Qcm] |cm3l [cm2/V · sec] IZO濺鍍膜 2.56E·4 7.12E+20 34.2 IZO電漿處理膜 2.86E+2 1.95E+15 11.3 而且,於表2,表示藉由電洞測定求得之實施例1 - 3的 IZO薄膜及比較例U的1Z0薄膜之載子密度及移動度。 實施例1-3的IZO薄膜’其載子密度爲1 _95E + 15/cm3 ’ 移動度爲1 1 .3 cm2/V · sec。另一方面’比較例1-3的IZO 薄膜,其載子密度爲7.12E + 2()/Cin3,移動度爲34_2cm2/V · sec ο 所以,得知藉由使比較例1 -3的IZO薄膜暴露於氧電 獎,可得載子密度比比較例1-3的IZO薄膜低之實施例1-3 ^ -32- 200910458 的IZO薄膜。 而且,得知藉由使比較例1-3的IZO薄膜暴露於氧電 漿,可得移動度比比較例1-3的IZO薄膜低之實施例1-3的 IZO薄膜。 [實施例1-4及比較例1-4] 除使用氧化銦、氧化錫、氧化鋅(In : Sn : Zn=l : 1 :1莫耳比)所成的濺鍍靶以外,與實施例1 -1及比較例1 -1同樣地,形成氧化銦-氧化錫-氧化鋅(ITZO )薄膜。 [實施例1-4及比較例1-4的ITZO薄膜的評價] 對比較例1-4所得之作爲非晶質氧化物薄膜之ITZO薄 膜與實施例1-4所得之暴露於氧電漿之ITZO薄膜,進行X 射線繞射。比較例1 -4所得之ITZO薄膜,沒有觀察到X 射線繞射波峰,係爲非晶質。而且,實施例1 -4所得之暴 露於氧電漿之ITZO薄膜,也沒有觀察到X射線繞射波峰 ,係爲非晶質。 表3表示實施例1 - 4的I T Z 0薄膜及比較例1 - 4的IΤ Ζ Ο 薄膜之比電阻。
實施例1-4的ITZO薄膜爲6.〇2Ε + ()Ω cm,而比較例1-4 的ITZ◦薄膜爲2.6 3 Ε·3 Ω cm。所以,藉由進行氧電漿處理 ,實施例1 - 4的IΤ Ζ Ο薄膜,比電阻比比較例1 - 4的ITZO 薄膜大,得知爲半導體薄膜。 -33- 200910458 [表3] 比電阻 載子密度 移動度 [Qcm] icm3l [cm2/V · sec] ITZO濺鍍膜 2.63E'3 5.51E+19 43.1 ITZO電漿處理膜 6.02E+0 5.35E+17 1.94 而且,於表3 ’表示藉由電洞測定求得之實施例1 _4的 ITZO薄膜及比較例1-4的ITZO薄膜之載子密度及移動度 〇 實施例卜4的ITZO薄膜,其載子密度爲5.35E+17/cm3 ,移動度爲1.94cm2/V . sec。另一方面,比較例1-4的 ITZO 薄膜,其載子密度爲5.51E + 19/cm3,移動度爲 43_lcm2/V *sec。 所以,得知藉由使比較例1-4的ITZ◦薄膜暴露於氧電 漿,可得載子密度比比較例1-4的ITZO薄膜低之實施例1-4的ITZO薄膜。 而且,得知藉由使比較例I·4的ITZO薄膜暴露於氧電 漿,可得移動度比比較例1-4的ITZO薄膜低之實施例^斗 的ITZO薄膜。 [實施例1-5及比較例1-5] 除使用氧化鋅、氧化錫(Zn : Sn = 6 : 4莫耳比)所成 的濺鍍靶以外,與實施例1 -1及比較例1 -1同樣地,形成氧 化鋅-氧化錫(ZTO )薄膜。 [實施例1 -5及比較例卜5的ZTO薄膜的評價] -34- 200910458 對比較例1 -5所得之作爲非晶質氧化物薄膜之ZT0薄 膜與實施例1-5所得之暴露於氧電漿之ζτο薄膜’進行χ 射線繞射。比較例1 -5所得之ζτο薄膜’沒有觀察到χ射 線繞射波峰’係爲非晶質。而且’實施例1 _ 5所得之暴露 於氧電漿之Ζ Τ Ο薄膜’也沒有觀察到X射線繞射波峰’ 係爲非晶質。 表4表示實施例1-5的ΖΤΟ薄膜及比較例1-5的ΖΤΟ薄 膜之比電阻。 實施例1-5的ΖΤΟ薄膜爲1.61E + 1Qcm’而比較例1-5 的ZTO薄膜爲7.75E_2Qcm。所以’藉由進行氧電漿處理 ,實施例1 - 5的Z T 0薄膜,比電阻比比較例1 - 5的Z T ◦薄 膜大,得知爲半導體薄膜。 [表4] 比電阻1 [Qcm] 載子密度 |cm3] 移動度 [cm2/V · sec] ΖΤΟ濺鍍膜 7.75K2 4.42E+18 18.2 ΖΤΟ電漿處理膜 1.61E+1 2.76E+17 1.4 而且,於表4,表示藉由電洞測定求得之實施例1 - 5的 z TO薄膜及比較例1-5的ZTO薄膜之載子密度及移動度。 實施例1-5的ZTO薄膜,其載子密度爲2.76E+17/cm3 ,移動度爲1.4cm2/V.sec。另一方面’比較例1-5的ΖΤΟ 薄膜,其載子密度爲4.42E+18/cm3,移動度爲18.2cm2/V. sec ο 所以,得知藉由使比較例1 -5的ΖΤΟ薄膜暴露於氧電 -35- 200910458 漿,可得載子密度比比較例1-5的ZTO薄膜低之實施例1-5 的Ζ Τ 0薄膜。 而且,得知藉由使比較例1-5的ΖΤΟ薄膜暴露於氧電 漿,可得移動度比比較例1-5的ΖΤ◦薄膜低之實施例1-5的 ΖΤΟ薄膜。 [實施例1-6及比較例1-6] 除使用氧化鋅、氧化錫、氧化鐘(Zn ·· Sn ·· Yb =20 :76 : 4莫耳比)所成的濺鍍靶以外,與實施例1 -1及比較 例1-1同樣地,形成氧化鋅-氧化錫-氧化鏡(ZTYbO)薄膜 [實施例1-6及比較例1-6的ZTYbO薄膜的評價] 對比較例1-6所得之作爲非晶質氧化物薄膜之ZTYbO 薄膜與實施例1-6所得之暴露於氧電漿之ZTYbO薄膜,進 行X射線繞射。比較例1-6所得之ZTYb◦薄膜,沒有觀察 到X射線繞射波峰,係爲非晶質。而且,實施例1-6所得 之暴露於氧電漿之ZTYbO薄膜,也沒有觀察到X射線繞 射波峰,係爲非晶質。 表5表示實施例1-6的 ZTYbO薄膜及比較例1-6的 ZTYbO薄膜之比電阻。 實施例1-6的ZTYbO薄膜爲5.61E + QQcm,而比較例 1-6的ZTYbO薄膜爲7.21 Ε-2Ω cm。所以,藉由進行氧電漿 處理,實施例1-6的ZTYbO薄膜,比電阻比比較例1-6的 -36- 200910458 ZTYbO薄膜大,得知爲半導體薄膜。 [表5] 比電阻 載子密度 移動度 [Qcm] Γ〇ηι31 [cm2/V · sec] ZTYbO濺鍍膜 7.21 E·1 4.34E+18 1.99 ZTYbO電漿處理膜 5.61E+0 6·36Ε+17 1.75 而且,於表5,表示藉由電洞測定求得之實施例1 - 6的 ZTYbO薄膜及比較例1-6的ZTYbO薄膜之載子密度及移動 度。 實施例1-6的ZTYbO薄膜,其載子密度爲6.36E+17/cm3, 移動度爲1.75cm2/V.sec。另一方面,比較例1-6的ZTYbO 薄膜,其載子密度爲4.34E + 18/cm3,移動度爲1.99cm2/V . sec ο 所以,得知藉由使比較例1-6的ZTYbO薄膜暴露於氧 電漿,可得載子密度比比較例1-6的ZTYbO薄膜低之實施 例1 -6的ZTYbO薄膜。 而且,得知藉由使比較例1-6的ZTYbO薄膜暴露於氧 電漿,可得移動度比比較例1 -6的ZTYbO薄膜低之實施例 1-6的ZTYbO薄膜。 [實施例1-7及比較例1·7] 除使用氧化銦、氧化錫(In : Sn = 60 : 40莫耳比)所 成的濺鍍靶以外,與實施例1 -1及比較例1 _ 1同樣地’形成 氧化銦-氧化錫(1 τ 0 )薄膜。 -37- 200910458 [實施例1-7及比較例1-7的ITO薄膜的評價] 對比較例1 -7所得之作爲非晶質氧化物薄膜之ΙΤΟ薄 膜與實施例1-7所得之暴露於氧電漿之ΙΤΟ薄膜,進行X 射線繞射。比較例1 - 7所得之I τ Ο薄膜,沒有觀察到X射 線繞射波峰,係爲非晶質。而且’實施例1 -7所得之暴露 於氧電漿之IΤ Ο薄膜,也沒有觀察到X射線繞射波峰, 係爲非晶質。 表6表示實施例1-7的ΙΤΟ薄膜及比較例1-7的ΙΤΟ薄 膜之比電阻。 實施例1-7的ΙΤΟ薄膜爲1.66E + QQcm’而比較例1-7 的ITO薄膜爲所以,藉由進行氧電漿處理 ’實施例1-7的ΙΤΟ薄膜,比電阻比比較例1-7的ΪΤΟ薄膜 大,得知爲半導體薄膜。 [表6] 比電阻 載子密度 移動度 [Gem] 『cm3l 『cm2/V · sec] JI2濺鍍膜 8.66E'1 1.54E+20 46.8 JI2電漿處理膜 1.66E+0 1.29E+17 2.9 而且,於表6 ’表示藉由電洞測定求得之實施例1 -7的 ΙΤ〇薄膜及比較例〗-7的ΙΤΟ薄膜之載子密度及移動度。 實施例1-7的ΙΤΟ薄膜’其載子密度爲1.29E + 17/cm3 ’ 移動度爲2.9 cm2/V .sec。另一方面,比較例1-7的ΙΤΟ薄 膜,其載子密度爲1.54E + 18/cm3,移動度爲46.8cm2/V.sec -38- 200910458 所以,得知藉由使比較例1-7的IT0薄膜暴露於氧電 漿,可得載子密度比比較例1-7的ΙΤΟ薄膜低之實施例1-7 的IΤ 0薄膜。 而且’得知藉由使比較例1-7的ΙΤ0薄膜暴露於氧電 漿,可得移動度比比較例1 - 7的IΤ 〇薄膜低之實施例1 - 7的 ΙΤΟ薄膜。 [實施例1 -8及比較例1 -8 ] 除使用氧化銦、氧化錫、氧化衫(In: Sn: Sm=60: 3 5 : 5莫耳比)所成的濺鎪靶以外,與實施例1 ·1及比較例 1-1同樣地,形成氧化銦-氧化錫-氧化釤(ITSm〇 )薄膜。 [實施例1 -8及比較例〗-8的ITSmO薄膜的評價] 對比較例1 - 8所得之作爲非晶質氧化物薄膜之1 T S m 〇 薄膜與實施例1-8所得之暴露於氧電獎之1TSm0薄膜’進 行X射線繞射。比較例1 - 8所得之1T S m Ο薄膜’沒有觀察 到X射線繞射波峰,係爲非晶質。而且’實施例1 _8所得 之暴露於氧電漿之I τ s m Ο薄膜,也沒有觀察到x射線繞 射波峰,係爲非晶質。 表7表示實施例1 _ 8的IT S m 〇薄膜及比較例1 - 8的 IT S m Ο薄膜之比電阻。 實施例1-8的ITSmO薄膜爲7.〇7Ε+1 Ω cm ’而比較例1-8的ITSmO薄膜爲7·95Ε·3Ω(:ιη。所以’藉由進行氧電發處 -39- 200910458 理,實施例1-8的ITSmO薄膜’比電阻比比較例1-8的 ITSinO薄膜大,得知爲半導體薄膜。 [表7] 比電阻 載子密度 移動度 [Ωαη] 『cm3l [cm2/V · sec] ITSm◦濺鍍膜 7.95Ε'3 1.76E+19 44.6 ITSmO電漿處理膜 7.07Ε+1 6.02E+17 14.6 而且,於表7,表示藉由電洞測定求得之實施例1 - 8的 ITSmO薄膜及比較例1-8的ITSmO薄膜之載子密度及移動 度。 實施例1-8的ITSmO薄膜’其載子密度爲6.02E+17/cm3, 移動度爲14.6cm2/V*sec。另一方面,比較例1-8的ITSmO 薄膜,其載子密度爲1.76E + 19/cm3,移動度爲44.6cm2/V · sec ο 所以,得知藉由使比較例1-8的ITSmO薄膜暴露於氧 電漿,可得載子密度比比較例1 -8的ITSmO薄膜低之實施 例1-8的ITSmO薄膜。 而且,得知藉由使比較例1-8的ITSmO薄膜暴露於氧 電漿,可得移動度比比較例1-8的ITSmO薄膜低之實施例 卜8的IT S m Ο薄膜。 [實施例1-9及比較例I·9] 除使用氧化銦、氧化釤(In : Sm = 90 : 10莫耳比)所成 的濺鍍耙以外,與實施例1 -1及比較例1 -1同樣地’形成氧 -40- 200910458 化銦一氧化釤(ISmO )薄膜。 [實施例1 - 9及比較例1 - 9的IS ra 0薄膜的評價] 對比較例1 -9所得之作爲非晶質氧化物薄膜之ISm0 薄膜與實施例1-9所得之暴露於氧電漿之ISmO薄膜’進 行X射線繞射。比較例1-9所得之ISmO薄膜’沒有觀察 到X射線繞射波峰,係爲非晶質。而且’實施例1 _9所得 之暴露於氧電漿之IS mO薄膜’也沒有觀察到X射線繞射 波峰,係爲非晶質。 表8表示實施例1 - 9的IS m Ο薄膜及比較例1 - 9的1 s m 0 薄膜之比電阻。 實施例1-9的ISmO薄膜爲9_53E + ()〇cm,而比較例1-9 的ISmO薄膜爲5.18E_2〇cm。所以’藉由進行氧電紫處理 ’實施例1 - 9的I S m Ο薄膜’比電阻比比較例1 - 9的1 s m 0 薄膜大,得知爲半導體薄膜。 L ^ υ J 比電阻 載子密度 移動度 [Qcm] 『cm3l 「cm2/V . sec] ISmO濺鍍膜 5.18E"2 4.96E+18 24.3 ISmO電漿處理膜 9.53E+0 4.79E+)7 1.4 而且,於表8 ’表示藉由電洞測定求得之實施例1 _ 9的 ISmO薄膜及比較例的ISmO薄膜之載子德、度及移動度 〇 實施例1_9的1Sim〇薄膜,其載子岔度爲4_79E /cm 一 -41 - 200910458 ,移動度爲1.4 cm2/V*sec。另一方面’比較例1-9的 ISmO薄膜’其載子密度爲4.96E+18/cm3 ’移動度爲 24_3 cm2/V · sec。 所以,得知藉由使比較例1-9的ISmO薄膜暴露於氧 電漿,可得載子密度比比較例1-9的ISmO薄膜低之實施 例1-9的ISmO薄膜。 而且’得知藉由使比較例1 - 9的I S m Ο薄膜暴露於氧 電漿,可得移動度比比較例1 - 9的IS m Ο薄膜低之實施例1 -9的ISmO薄膜。 根據本實施例,得知藉由暴露於氧電漿而使載子密度 降低,且可得具有安定的半導體特性之半導體薄膜。 〈第2實施態樣的實施例〉 [比較例2 - 1 ] 使用RF (射頻)磁控式濺鍍裝置(股份有限公司島 津製作所製),於改變氧濃度之氬氣存在下,於室溫的玻 璃基板上,使厚度1 OOnm的氧化銦薄膜濺鍍成膜。 濺鍍靶係使用只由氧化銦所成者。 得到成膜中氧濃度爲0%、3%、5%、1 0%之4種氧化銦 薄膜。 [實施例2-1] 以比較例2_ 1的氧化銦薄膜爲基礎薄膜,使這些基礎 薄膜暴露於頻率13·56ΜΗζ、放大電力500W、氧氣壓力 -42- 200910458 33 OPa的條件下產生之電漿10分鐘。 [實施例2-1及比較例2-1的氧化銦薄膜的評價] 成膜中氧濃度與成膜的氧化銦薄膜之比電阻之關係表 示於圖2。 於比較例2-1,伴隨成膜中氧的濃度之增加,氧化銦 薄膜的比電阻變大。 施以電漿處理之實施例2 - 1之氧化銦薄膜的比電阻爲 1 . Οχ 1 Ω cm以上,比比較例2 -1之比電阻大。得知於實施 例2-1所形成之氧化銦薄膜變成半導體薄膜。 實施例2-1及比較例2-1的氧化銦薄膜的X射線繞射圖 形表示於圖3。 由圖3得知,比較例2-1的氧化銦薄膜(圖3中的B、D 、F、Η ),不論氧濃度,沒有觀察到X射線的繞射波峰 ,得知爲非晶質。 另一方面,施以電漿處理之實施例2-1之氧化銦薄膜 (圖3中的A、C、Ε、G ),不論氧濃度,觀察到X射線 的繞射波峰,得知爲結晶質。而且,該X射線繞射圖形 係爲氧化銦的紅綠柱石(bixbite )構造之繞射圖形。 於圖4及圖5,表示藉由電洞測定求得之實施例2 -1及 比較例2-1的氧化銦薄膜之載子密度及移動度。 由圖4得知,比較例2 -1的氧化銦薄膜,成膜中氧濃度 之增加的同時,載子密度降低,降低至1.0 xlO18/cm3程度 爲止。另一方面,於施以電漿處理之實施例2-1之氧化銦 -43- 200910458 薄膜,得到1.0x1 〇17/cm3程度的載子密度’可有效作爲半 導體。 由圖5得知,藉由成膜中氧濃度之增加’使氧化銦薄 膜的移動度降低。但是’其値爲1 cm2/V · sec以上,比非 晶矽系的半導體薄膜之値大。 [實施例2-2及比較例2-2] 除使用由含有1質量%至3質量%的氧化鋅之氧化銦所 構成的濺鍍靶(出光興產股份有限公司製)’成膜中氧濃 度固定爲〇%以外,與實施例2-1及比較例2-1同樣地方式’ 形成氧化銦薄膜。 [實施例2-2及比較例2-2的氧化銦薄膜的評價] 氧化銦膜中氧化鋅的濃度與氧化銦薄膜的比電阻之關 係表示於圖6。 由圖6得知,不進行電漿處理之比較例2-2的氧化銦薄 膜,其比電阻爲1.0x1 〇“Ω cm的程度,得知爲導電材料。 另一方面,施以電槳處理之實施例2-2的氧化銦薄膜 ,其比電阻爲1 .0x1 Ω cm程度以上,得知爲半導體材料 〇 實施例2-2及比較例2-2的氧化銦薄膜的X射線繞射圖 形表示於圖7。 由圖7得知,比較例2-2的氧化銦薄膜(圖7中的B' D 、F),不論氧化鋅的濃度,沒有觀察到X射線的繞射波 -44 - 200910458 峰,得知爲非晶質。 另一方面,施以電漿處理之實施例2·2之氧化銦薄膜 (圖7中的A、C、E),不論氧化鋅的含量,觀察到X射 線的繞射波峰,得知爲結晶質。而且’該x射線繞射圖 形係爲氧化銦的紅綠柱石(bixbite )構造之繞射圖形。 於圖8及圖9,表示實施例2-2及比較例2-2的氧化銦薄 膜之載子密度及移動度。 由圖8得知,比較例2 - 2的氧化銦薄膜的載子密度爲 1.0 xl 02Q/cm3程度以上,得知爲導電體。另一方面,施以 電漿處理之實施例2-2之氧化銦薄膜的載子密度爲1 .0 X l〇17/cm3程度以下,得知實施例2-2之氧化銦薄膜爲較佳的 半導體。 由圖9得知,施以電漿處理之實施例2 - 2之氧化銦薄膜 ,以高者顯示1 5 cm2/V · sec以上的移動度,得知具備優 異的半導體特性、開關特性。 而且,於本實施例,作爲正二價的金屬氧化物,雖以 氧化鋅爲例,然而氧化鎂、氧化鈷、氧化鎳、氧化銅也可 得相同的結果。嘗試以氧化鐵(II )、氧化鉑、氧化銀、 氧化鈀、氧化金等,作爲可爲正二價之金屬氧化物,如圖 8所示沒有觀察到載子的減少。因此,得知作爲正二價之 金屬氧化物,氧化鋅、氧化鎂、氧化鈷、氧化鎳、氧化銅 顯示較佳的添加效果。 [實施例2-3及比較例2-3] -45- 200910458 除使用含有3質量%的氧化鏡之氧化銦所構成的濺鍍 靶以外,與實施例2 -1及比較例2 _ 1同樣地方式’形成氧化 銦薄膜。 [實施例2 - 3及比較例2 - 3的氧化銦薄膜的評價] 成膜中氧濃度與成膜的氧化銦薄膜之比電阻之關係表 示於圖1 0。 由圖10得知,比較例2-3的氧化銦薄膜的比電阻,隨 成膜中氧濃度之增加的同時’由1.0xl0 — 3Qcm程度改變至 1.0X I 0·2 Ω cm程度,得知任一者皆爲導電材料。 另一方面,實施例2-3的氧化銦薄膜’顯示1.0x1 0°Ω cm 程度以上的比電阻,得知爲半導體。 實施例2 - 3及比較例2 - 3的氧化銦薄膜的X射線繞射圖 形表示於圖1 1。 由圖11得知,比較例2-2的氧化銦薄膜(圖11中的B 、D、F、Η),不論氧濃度,沒有觀察到X射線的繞射波 峰,得知爲非晶質。 另一方面,施以電漿處理之實施例2-3之氧化銦薄膜 (圖1 1中的A、C、Ε、G ),不論氧濃度,觀察到X射線 的繞射波峰,得知爲結晶質。而且,該X射線繞射圖形 係爲氧化銦的紅綠柱石(bixbite )構造之繞射圖形。 於圖12及圖13,表示實施例2-3及比較例2-3的氧化銦 薄膜之載子密度及移動度。 由圖12得知,比較例2-3的氧化銦薄膜的載子密度爲 -46- 200910458 l.〇X102G/cm3程度變化至l.〇xl〇18/cm3爲止,得知任一者皆 爲導電體。另一方面,施以電漿處理之實施例2-3之氧化 銦薄膜的載子密度爲l.〇xl〇17/cm3程度,得知實施例2-3之 氧化銦薄膜爲較佳的半導體。 由圖1 3得知,施以電漿處理之實施例2-3之氧化銦薄 膜,以高者顯示2 cm2/V · sec以上的移動度,得知具備優 異的半導體特性、開關特性。 而且,於本實施例,作爲正三價的金屬氧化物,雖以 氧化鏡爲例,然而氧化硼、氧化鋁、氧化鎵、氧化銃、氧 化釔、氧化鑭、氧化銨、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化 鏑、氧化鈥、氧化餌、氧化錶、氧化餾也可得相同的結果 。雖考慮以氧化鉈作爲可爲正三價之金屬氧化物,但可能 產生大量缺氧,被認爲無法成爲半導體。 [實施例2 - 4 ] 除使用由含有3質量%氧化鋅及2質量%氧化鏡之氧化 銦所構成的濺鍍靶,固定成膜中氧濃度爲1 %以外,與實 施例2-1及比較例2_ 1同樣地方式,形成氧化銦薄膜。 於本實施例,與實施例2 -1及實施例2 - 3同樣地,可由 X射線繞射的測定結果明確得知剛成膜後的氧化銦薄膜爲 非晶質,藉由電漿處理而結晶化。 本實施例的氧化銦薄膜的比電阻爲1 · 0 X 1 0 1 Ω cm以上 ’得知可有效作爲半導體。而且,本實施例的氧化銦薄膜 的載子密度爲1.0x1 〇17/cm3程度以下,得知具有形成正常 -47- 200910458 關狀態的薄膜電晶體之充分的能力。 於本實施例,作爲正二價的金屬氧化物,雖以氧化鋅 爲例,然而氧化鎂、氧化鈷、氧化鎳、氧化銅也可得相同 的結果。而且,作爲正三價的金屬氧化物,雖以氧化鏡爲 例,然而氧化硼、氧化鋁、氧化鎵、氧化銃、氧化釔、氧 化鑭、氧化鈸、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鏑、氧化 鈥、氧化餌、氧化錢、氧化錯也可得相同的結果。 [實施例2-5] 使用由含有5質量%氧化鋅之氧化銦所構成的濺鍍靶 ,於改變氧濃度之氬氣存在下,於室溫的玻璃基板上,使 厚度50nm的氧化銦薄膜濺鍍成膜。 使所得的氧化銦薄膜暴露於氧100%、內壓3 3 0Pa、 1 3 · 5 6MHz RF (射頻)電漿5分鐘。得到該電槳處理之放 大電力爲 100W、200W、300W、400W、500W 之 5種氧化 銦薄膜。 電漿處理之放大電力與所得的氧化銦薄膜之比電阻之 關係表示於圖1 4。 由圖14得知,電漿處理之放大電力在300W附近,比 電阻急遽增加。而且’由X射線繞射的結果,明確得知 比電阻增加時的氧化銦薄膜爲結晶質。而且,電漿處理之 放大電力,隨基板的大小、產生電漿的空間之容積而改變 〇 電發處理之放大電力爲500W,改變氧的分壓時的電 -48 - 200910458 漿暴露時間與氧化銦薄膜的比電阻之關係表示於圖1 5。 氧的分壓爲130Pa、530Pa時,在約1〇分鐘的暴露, 比電阻變成1.0x1 〜1.0x1 〇2Ω cm,半導體化。而且,於 X射線繞射測定’觀察到結晶波峰,確認爲結晶質。 [實施例2_6] 除使用含有1質量%〜7 · 5質量%的氧化鋅之氧化銦所 構成的濺鍍靶,改變電漿處理之氧的分壓外,與實施例2-1及比較例2 - 1相同的方式,形成氧化銦薄膜。 圖16表示電漿處理之氧的分壓改變時,氧化鋅濃度與 氧化銦薄膜的比電阻之關係。 於氧的分壓爲1 3 OPa下進行電漿處理的情況,氧化銦 薄膜的比電阻爲1 .0x1 〇2 Ω cm程度以上,得知可有效作爲 半導體。於氧的分壓爲3 3 OPa下進行電漿處理的情況,氧 化幹濃度爲3質量%以下時有1 · 〇 X 1 〇 2 Ω c m程度,氧化鋅的 含量爲4質量%以上時有1 · 〇 X 1 0 1 Ω c m程度。而且,於氧的 分壓爲5 3 OPa下進行電漿處理的情況,氧化鋅的含量爲2 〜3質量%時比電阻爲最大値,之後爲cm程度, 得知爲導體。 而且’本發明不限於上述實施態樣,在可達成本發明 的目的之範圍下之變形、改良等,亦包含於本發明中。 而且’其他實施本發明的具體的材料及處理等,在可 達成本發明的目的之範圍下可爲其他的材料及處理等。 -49- 200910458 [第1實施態樣的變形例] 於第1實施態樣,供應頻率的範圍爲1 kHz以上 3 0 0MHz以下,但不限於這些。例如,供應頻率的範圍可 未達1 kHz。於該情況,因氧化速度變慢,藉由長時間的處 理也有得到具有所期望的載子濃度之半導體薄膜的情形。 另一方面,供應頻率的範圍可超過3 0 0 Μ Η z。於該情 況,因氧化速度變快,可有效率地製造半導體薄膜,但有 同時加熱基板的情形,必須選擇基板。 而且,於第1實施態樣,非晶質氧化物薄膜係藉由濺 鍍法、離子鍍法、真空蒸鍍法、溶膠凝膠法、微粒子的塗 佈法的任一種方法成膜,但不限於這些。非晶質氧化物薄 膜例如可藉由 ARE法、電子束蒸鍍法、線束雷射蒸鍍法 、脈衝雷射蒸鍍法等成膜。而且,成膜溫度的下限,比基 板的熱變形溫度低較理想。 而且,於第1實施態樣,作爲正二價的金屬氧化物雖 以氧化鋅及氧化鎂爲例,但不限於這些。 例如可爲氧化鈹、氧化鈣、氧化緦、氧化鋇、氧化鐳 、氧化鎘、氧化汞等。 再者,於第1實施態樣,作爲正三價的金屬氧化物雖 以氧化硼等爲例,但不限於此。 例如可爲氧化铈、氧化鐯、氧化鉅、氧化铽等。 而且,於第1實施態樣,雖以含有正二價的金屬氧化 物及正三價的金屬氧化物之非晶質氧化物薄膜爲例,但不 限於此。 -50- 200910458 非晶質氧化物薄膜也可含有正二價的金屬氧化物、正 三價的金屬氧化物、正四價的金屬氧化物、正五價的金屬 氧化物、正六價的金屬氧化物等的金屬氧化物中至少1種 以上的金屬氧化物。 然後,於第1實施態樣,非晶質氧化物薄膜雖以氧化 銦及正二價的金屬氧化物爲主成分所構成,但不限於此。 例如,非晶質氧化物薄膜也可以氧化銦及正三價的金 屬氧化物爲主成分。 而且,於第1實施態樣,非晶質氧化物薄膜雖以氧化 鋅及氧化錫爲主成分所構成,但不限於此。 例如,非晶質氧化物薄膜也可以氧化鋅及正二價的金 屬氧化物爲主成分。而且,非晶質氧化物薄膜也可以氧化 鋅及正三價的金屬氧化物爲主成分。然後,非晶質氧化物 薄膜也可以氧化錫及正二價的金屬氧化物爲主成分。再者 ,非晶質氧化物薄膜也可以氧化錫及正三價的金屬氧化物 爲主成分。 而且,於第1實施態樣,供應頻率及壓力等的氧電漿 之產生條件,不限於第1實施態樣所舉之例者。 以其他產生條件可產生氧電漿,且藉由使非晶質氧化 物薄膜氧化,只要可得電子載子濃度降低之非晶質半導體 薄膜’可得與上述第1實施態樣同樣優異的作用效果。 [第2實施態樣的變形例] 於第2實施態樣,雖以含有正二價的金屬氧化物及正 -51 - 200910458 三價的金屬氧化物之非晶質氧化物薄膜爲例’但不眼於此 〇 非晶質氧化物薄膜也可不含正二價的金屬氧化物及正 三價的金屬氧化物,也可只含有這些之中的一者。 於該情況,作爲非晶質氧化物薄膜的主成分之氧化銦 ,藉由氧電漿而結晶化,由於不改變因氧電漿而固定於半 導體薄膜,可得與上述第2實施態樣同樣優異的作用效果 〇 而且,於第2實施態樣,供應頻率及壓力等的氧電漿 之產生條件,不限於第2實施態樣所舉之例者。 以其他產生條件可產生氧電駿,只要可使氧化銦結晶 化,可得與上述第2實施態樣同樣優異的作用效果。 【圖式簡單說明】 圖1爲表示本發明之第1實施態樣的實施例1 - 2之薄膜 的180/160的比與比較例1-2之薄膜的18〇/16〇的比之關係 圖。 圖2爲表示本發明之第2實施態樣的實施例2-1與比較 例2-1之氧化銦薄膜的比電阻與成膜中氧的濃度之關係圖 〇 圖3爲表示本發明之第2實施態樣的實施例2-1與比較 例2 -1之氧化銦薄膜的X射線繞射圖形之圖。 圖4爲表示本發明之第2實施態樣的實施例2 -1與比較 例2-1之氧化銦薄膜的載子密度之圖。 -52 - 200910458 圖5爲爲表示本發明之第2實施態樣的實施例1之氧化 銦薄膜的移動度之圖。 圖6爲表示本發明之第2實施態樣的實施例2_2與比較 例2-2之氧化銦薄膜的比電阻與氧化鋅的濃度之關係圖。 圖7爲表示本發明之第2實施態樣的實施例2-2與比較 例2-2之氧化銦薄膜的X射線繞射圖形之圖。 圖8爲表示本發明之第2實施態樣的實施例2_2與比較 例2 - 2之黑化姻薄肖吴的載子密度之圖。 圖9爲爲表示本發明之第2實施態樣的實施例2_2之氧 化銦薄膜的移動度之圖。 圖1 〇爲表示本發明之第2實施態樣的實施例2-3與比較 例2-3之氧化銦薄膜的比電阻與成膜中氧的濃度之關係圖 〇 圖1 1爲表示本發明之第2實施態樣的實施例2 - 3與比較 例2 - 3之氧化銦薄膜的X射線繞射圖形之圖。 圖1 2爲表示本發明之第2實施態樣的實施例2 - 3與比較 例2-3之氧化銦薄膜的載子密度之圖。 圖1 3爲爲表示本發明之第2實施態樣的實施例2 - 3之氧 化銦薄膜的移動度之圖。 圖1 4爲表示本發明之第2實施態樣的實施例2 - 5之氧化 銦薄膜的比電阻與電漿處理的放大電力之關係圖。 圖15爲表示本發明之第2實施態樣的實施例2-5之氧化 銦薄膜的比電阻與電漿暴露時間之關係圖。 圖1 6爲表示本發明之第2實施態樣的實施例2 - 6之氧化 -53- 200910458 銦薄膜的比電阻與氧化鋅濃度之關係圖 -54-

Claims (1)

  1. 200910458 十、申請專利範圍 1·一種半導體薄膜’其特徵爲:由含有非晶 之非晶質氧化物薄膜暴露於含有氧的氣體以高頻 生之氧電漿所成。 2.如申請專利範圔第1項之半導體薄膜,其 電漿係在供應頻率爲1kHz以上300MHz以下的條 3 .如申請專利範圍第1項之半導體薄膜,其 電漿係壓力在5 P a以上〇 . 1 Μ P a以下的條件產生。 4 ·如申請專利範圍第1項之半導體薄膜,其 晶質氧化物薄膜係藉由濺鍍法、離子鍍法、真空 溶膠凝膠法、微粒子的塗佈法的任一種方法所形 5 ·如申請專利範圍第1至4項中任一項之半導 其中前述非晶質氧化物薄膜係以氧化銦爲主成分 除氧化銦外,含有正三價的金屬氧化物。 6 ·如申請專利範圍第5項之半導體薄膜,其 三價的金屬氧化物係選自氧化硼、氧化鋁、氧化 銃、氧化釔、氧化鑭、氧化銨、氧化釤、氧化銪 、氧化鏑、氧化鈥、氧化餌、氧化铥、氧化鏡、 至少任1種以上的金屬氧化物。 7.如申請專利範圍第丨至4項中任一項之半導 其中前述非晶質氧化物薄膜係以氧化銦及正二價 化物爲主成分。 8 .如申請專利範圍第7項之半導體薄膜,其 二價的金屬氧化物係選自氧化鋅、氧化鎂中至4 質氧化物 激發所產 中前述氧 件產生。 中前述氧 中前述非 蒸鍍法、 成。 體薄膜, 之薄膜, 中前述正 鎵、氧化 、氧化釓 氧化餾中 體薄膜, 的金屬氧 中前述正 >任1種以 -55- 200910458 上的金屬氧化物。 9 .如申請專利範圍第7項之半導體薄膜,其中前述非 晶質氧化物薄膜含有選自氧化硼、氧化鋁、氧化鎵、氧化 銃、氧化釔、氧化鑭、氧化鈸、氧化釤、氧化銪、氧化釓 、氧化鏑、氧化鈥、氧化餌、氧化铥、氧化鏡、氧化餾中 至少任1種以上的金屬氧化物。 1 0.如申請專利範圍第1至4項中任一項之半導體薄膜 ,其中前述非晶質氧化物薄膜係以氧化鋅及氧化錫爲主成 分。 1 1.如申請專利範圍第10項之半導體薄膜,其中前述 非晶質氧化物薄膜含有正三價的金屬氧化物。 1 2.如申請專利範圍第1 1項之半導體薄膜,其中前述 正三價的金屬氧化物係選自氧化硼、氧化銘、氧化鎵、氧 化銦、氧化钪、氧化纟乙、氧化鑭、氧化銳、氧化衫、氧化 銪、氧化釓、氧化鏑、氧化鈥、氧化餌、氧化铥、氧化鏡 、氧化餾中至少任1種以上的金屬氧化物。 1 3 ·如申請專利範圍第1至4項中任一項之半導體薄膜 ,其中前述非晶質氧化物薄膜係以氧化銦及氧化錫爲主成 分。 14.如申請專利範圍第〗3項之半導體薄膜,其中前述 非晶質氧化物薄膜’除氧化銦外,含有正三價的金屬氧化 物。 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項之半導體薄膜,其中前述 正三價的金屬氧化物係選自氧化硼、氧化鋁、氧化鎵、氧 -56- 200910458 化銃、氧化釔、氧化鑭、氧化鈸、氧化釤、氧化銪、氧化 釓、氧化鏑、氧化鈥、氧化餌、氧化餒、氧化鏡、氧化鍇 中至少任1種以上的金屬氧化物。 1 6 ·如申請專利範圍第1 3項之半導體薄膜,其中前述 非晶質氧化物薄膜含有正二價的金屬氧化物。 17.如申請專利範圍第16項之半導體薄膜,其中前述 正二價的金屬氧化物係選自氧化鋅、氧化鎂中至少任1種 以上的金屬氧化物。 1 8 ·如申請專利範圍第1至4項中任一項之半導體薄膜 ,其中前述非晶質氧化物薄膜係以氧化銦爲主成分之薄膜 ,經由前述氧電漿之暴露而結晶化。 1 9 .如申請專利範圍第1 8項之半導體薄膜,其中前述 非晶質氧化物薄膜含有正二價的金屬氧化物。 20. 如申請專利範圍第19項之半導體薄膜,其中前述 正二價的金屬氧化物係選自氧化鋅、氧化鎂、氧化鎳、氧 化銅及氧化鈷中至少任1種以上的金屬氧化物。 21. 如申請專利範圍第18項之半導體薄膜,其中前述 非晶質氧化物薄膜含有正三價的金屬氧化物。 22. 如申請專利範圍第2 1項之半導體薄膜,其中前述 正三價的金屬氧化物係選自氧化硼、氧化鋁、氧化鎵、氧 化銃、氧化釔、氧化鑭、氧化钕、氧化釤、氧化銪、氧化 釓、氧化鏑、氧化鈥、氧化餌、氧化鉉、氧化鏡、氧化餾 中至少任1種以上的金屬氧化物。 23. —種半導體薄膜之製造方法,其特徵爲:於含有 -57- 200910458 氧的氣體以高頻激發所產生之氧電漿,使含有非晶質氧化 物形成薄膜之非晶質氧化物薄膜暴露。 24. —種半導體元件,其特徵爲:具備如申請專利範 圍第1項之半導體薄膜。 -58-
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